基于51单片机电梯控制设计毕业论文

基于51单片机的电梯控制设计毕业论文
一章绪论
1电梯的概述
电梯进入人们的生活已经15年了。

一个半世纪的风风雨雨，翻天覆地的是历史的变迁，永恒不变的是电梯提升人类生活质量的承诺。

1854年，在纽约水晶宫举行的世界博览会上，美国人伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯一次向世人展示了他的发明。

他站在装满货物的升降梯平台上，命令助手将平台拉升到观众都能看得到的高度，然后发出信号，令助手用利斧砍断了升降梯的提拉缆绳。

令人惊讶的是，升降梯并没有坠毁，而是牢牢地固定在半空中——奥的斯先生发明的升降梯安全装置发挥了作用。

“一切安全，先生们。

”站在升降梯平台上的奥的斯先生向周围观看的人们挥手致意。

谁也不会想到，这就是人类历史上一部安全升降梯。

生活在继续，科技在发展，电梯也在进步。

15年来，电梯的材质由黑白到彩色，样式由直式到斜式，在操纵控制方面更是步步出新——手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等等，多台电梯还出现了并联控制，智能群控；双层轿厢电梯展示出节省井道空间，提升运输能力的优势；变速式自动人行道扶梯的出现大大节省了行人的时间；不同外形——扇形、三角形、半菱形、半圆形、整圆形的观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。

如今，以美国奥的斯公司为代表的世界各大著名电梯公司各展风姿，仍在继续进行电梯新品的研发，并不断完善维修和保养服务系统。

调频门控、智能远程监控、主机节能、控制柜低噪音耐用、复合钢带环保——一款款集纳了人类在机械、电子、光学等领域最新科研成果的新型电梯竞相问世，冷冰冰的建筑因此散射出人性的光辉，人们的生活因此变得更加美好。

中国最早的一部电梯出现在上海，是由美国奥的斯公司于191年安装的。

1932年由美国奥的斯公司安装在天津利顺德酒店的电梯至今还在安全运转着。

1951年，党中央提出要在天安门安装一台由我国自行制造的电梯，天津从庆生电机厂荣接此任，四个月后不辱使命，顺利地完成了任务。

十一届三中全会后，沐浴着改革开放的春风，我国电梯业进入了高速发展的时期。

如今，在我国任何一个城市，电梯都在被广泛应用着。

电梯给人们的生活带来了便利，也为我国现代化建设的加速发展提供了强大的保障。

电梯是高层建筑中安全、可靠、垂直上下的运载工具，对改善劳动条件、减轻劳动强度起到很大的作用。

电梯的应用范围很广，可用于宾馆、饭店、办公大楼、商场、娱乐场所、仓库以及居民住宅大楼等。

在现代社会中，电梯已成为人类必不可少的垂直运输交通工具。

1889年，美国奥梯斯升降机公司推出了世界一部以电动机为动力的升降
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机，同年在纽约市的马累特大厦安装成功，标志着电梯的诞生。

1915年已设计成功电梯自动平层控制系统。

1933年美国制造出6ms的高速电梯。

1949年研制出4-6台电梯群控系统。

1955年出现真空电子管小型计算机控制电梯。

1962年在美国已出现5ms的超高速电梯。

1967年将固体晶闸管用于电梯拖动系统。

电梯使用的驱动由最初的直流电机到单速交流感应电机，后来的交流双速电机的发明，才基本满足了电梯的运行要求。

1976年将微处理器应用于电梯。

1977年日本三菱电机开发出1ms的超高速电梯。

至此，电梯的控制技术已有了很大的发展......
2本文主要研究内容
本文主要是用51单片机来实现电梯控制系统，使其具备电梯基本升、降功能，并当多层对电梯呼叫时，能安排电梯停靠，从而实现电梯的基本运行情况的模拟。

论文的2章进行方案的提出与论证，分析本次设计所采用方案的可行性；
3章给出电梯控制系统的各个模块电路的设计和所需主要器件的主要参数，并介绍硬件实现的详细方案，给出本次设计的硬件原理电路图，并分点描述各模块功能；4章给出软件实现的程序流程图，并介绍各模块所要实现的功能。

5章系统的仿真方法。

二章系统功能介绍及方案论证
本章先简要介绍了电梯的组成及其电梯控制系统的工作原理，然后详细介绍了基于单片机的电梯控制系统的方案设计。

1电梯的组成
电梯主要由以下两大部分组成
（1）机械部分包括曳引系统，导向系统，娇厢，门系统等
（2）电路部分: 包括重量平衡系统，电力拖动系统，电梯控制系统，安全保护系统等。

本文主要是针对电梯控制系统所作的研究，设计一种基于MCU的电梯控制系统，实现电梯运行的模拟。

2 电梯控制系统组成框图及工作原理
该系统主要由MCU控制模块、电梯间电路模块、电梯内电路模块、控制台电路、楼层检测模块、电动机驱动模块、报警模块等7部分组成。

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电梯内电路电梯间电路报警电路ＭＣＵ控制模块控制台电路电动机控制模块楼层检测
图 2-1 系统总原理图
该系统以MCU控制模块核心，控制台电路主要是完成电梯的启动、停止以及楼层数的显示，电梯内电路是用来让电梯内用户选择目标楼层（作为内招信号），电梯间电路是同来让电梯外用户选择目标楼层（作为外招信号），内外招使用按键按下与否而引起的电平的改变作为用户请求信息发送到MCU，MCU控制电动机转动，到达目标楼层。

楼层检测模块一般采用传感器，实时检测反馈给MCU，来确定的电机的转停。

报警模块作为电梯的求救系统。

3总体方案设计与论证
方案一采用可编程控制器（PLC）作为主要器件来控制电机的运动、内外按键的响应、按键后的电路显示等等。

用PLC编程较简单，电路也不复杂，但此方案的各个模块的费用都比较高，硬件设计不灵活，故不采用本方案。

方案二MCU采用一个单片机控制所有的按键、数码管显示、电动机的转动、传感器的输出信号等等，并对以上所有信号进行处理。

单片机技术目前较为成熟，自身资源丰富，硬件设计简单，成本低，可靠性高，结合软件完全可以实现电梯运行状况的简单模拟。

故采用本方案。

系统框图2-1所示。

4 单元电路的设计与论证
通过对系统总框图的分析，此系统的各个模块方案设计如下 1 单片机最小系统
此处选用最常用的AT89C51，它是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存
储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器。

该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，
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AT89C251是它的一种精简版本。

AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

外形及引脚排列如下图所示
图2-2
主要特性
与MCS-51 兼容
4K字节可编程闪烁存储器，寿命1写擦，循环数据保留时间1年全静态工作Hz-24Hz 三级程序存储器锁定 128*8位内部RAM 32可编程IO线两个16位定时器计数器 5个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路 2 电机驱动电路模块
采用L298N芯片驱动，根据单片机系统程序设定PWM信号，在输出端接入直流电机，根据不同按键的不同信号就可以实现电梯上升与下降。

以及电梯门的开关。

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3 报警模块
直接采用单片机控制输出口电平的高低来控制蜂鸣器的发声与否。

这样做的优点是电路比较简单，控制也较简单。

4 楼层检测模块
在当下检测技术多种多样，其中光电检测方法占有十分重要的地位，不仅具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，体积小的特点，所以在此次设计当中选择光电传感器作为楼层检测部分的主要部件，完成楼层检测的功能。

1 光电传感器原理
光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把光信号（红外、可见及紫外光辐射）转变成为电信号的器件，分为脉冲式和模拟式两种，而模拟式光电传感器又分为吸收式、反射式、遮光式和辐射式，其工作原理是基于光电元件的光电特性,由于光通量是随被测量而变的,光电流就成为被测量的函数,故又被为光电传感器的函数运用状态光电传感器。

此外，光电传感器的体积很小，而敏感范围很宽，加上机壳有很多样式，所以使用范围很广。

近年来，随着光电技术的发展，光电传感器已成为系列产品，其品种及产量日益增加，用户可根据需要选用各种规格产品，目前已在各种自动机上已获得广泛的应用。

此处采用脉冲式光电传感器，通过电梯行至相应楼层装有传感器的地方时，产生的电平变化，发送到单片机计数就可以确定楼层数。

结构简单，易于控制。

2 光电传感器的选择。